Der Intel 8086 Reto Gurtner 2005

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Gregor Voss
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1 Der Intel 8086 Reto Gurtner

2 1. DIE INTERNEN REGISTER ALLGEMEINE REGISTER AX, BX, CX UND DX... 3 DAS AX-REGISTER... 4 DAS BX-REGISTER... 4 DAS CX-REGISTER... 5 DAS DX-REGISTER DIE ADRESSREGISTER BP UND SP... 6 BP (BASE-POINTER-REGISTER)... 6 SP (STACK-POINTER-REGISTER) INDEX-REGISTER SI UND DI DAS FLAG-REGISTER (STATUS-REGISTER) SR SEGMENT-REGISTER CS, DS, ES UND SS ADRESSBILDUNG SEGMENT BEISPIELE BEISPIEL 1: BEISPIEL 2: BEISPIEL 3: BEISPIEL 4: BEISPIEL 5: SPEICHER-MODELLE TINY SMALL MEDIUM COMPACT LARGE HUGE ADRESSIERUNGSARTEN KURZÜBERSICHT

3 1. Die internen Register AX Akkumulator CS Codesegment BX Basisregister DS Datensegment CX Zählerregister SS Stacksegment DX Datenregister ES Extrasegment SP Stapelzeiger IP Befehlszeiger BP Basiszeiger SI Quellindex Flagregister DI Zielindex 1.1 Allgemeine Register AX, BX, CX und DX Register für arithmetische, logische und Ein-/Ausgabeoperationen Zwischenspeicherung beliebiger Programmdaten Parameterübergabe bei Aufrufen von Betriebssystemroutinen Können als 16 oder 8-Bit Register eingesetzt werden Jedes Register ist unterteilbar in ein höherwertige und eine niederwertige 8-Bit Hälfe AX BX CX DX AH BH CH DH AL BL CL DL 3

4 Das AX-Register AX-Register = Akkumulator Ist hauptsächlich für das Durchführen von Rechenoperationen gedacht. Von allen 4 Registern hat es eine gewisse Sonderstellung Es gibt arithmetische Operationen, die nur über das AX Register ausgeführt werden können Ebenso gibt es Befehle die sich auf das AX-Register beziehen, ohne dass im Befehl das AX-Register auftaucht. Beispiel: angenommen, daß length und width zwei Byte-Variablen sind, könnte die Fläche des entsprechenden Vierecks wie folgt berechnet werden: MOV AL, length MUL width //erster Operand implizit in AL... //...und Resultat implizit in AX Das BX-Register BX-Register = Basisregister Kann als Adressregister bei indirekten Adressierung verwendet werden. Ansonsten ist es frei verwendbar! Beispiel: angenommen, daß die Zeichenkette text schon als ABCD definiert ist, kann das dritte Zeichen von links wie folgt in ein A geändert werden: MOV BX, OFFSET text ADD BX, 2 MOV [BX], A //Bekomme die Startadresse des String ins BX //springe zu der dritten Position des Strings // Ersetze was an dieser Position ist mit einem A Erklärungen: BX = Inhalt des Registers [BX] = Inhalt der Speicherzelle an Adresse gleich des Inhalts von BX Adressen Inhalte. n n+1 n+2 n+3 n+4. - A B C D E - Nach Durchführung der ersten Zeile beinhaltet BX n. Vor Durchführung der dritten Zeile ist [BX] gleich C. Nach Durchführung der dritten Zeile ist text gleich ABADE. 4

5 Das CX-Register CX-Register = Zählregister Dient für einige Maschinenbefehle als Zählregister Der im CX-Register gespeicherten Wert wird verwendet um z.b als Schleifenzähler innerhalb einer Programmschleife die Anzahl Durchläufe festzulegen Dient das CX nicht als Zähler, so ist es frei verwendbar Beispiel: Ohne das CX-Register: MOV BX, 10 // Schreibe 10 in das BX start_of_loop: // <Befehle im Körper der Schleife> DEC BX // Dekrementiere das BX CMP BX, 0 // Vergleiche das BX mit 0 JNE start_of_loop // jumpe zu start_of_loop, wenn das BX!= 0 ist Mit dem CX-Register: MOV CX, 10 // Schreibe 10 in das BX start_of_loop: // < Befehle im Körper der Schleife > LOOP start_of_loop // Macht das gleiche wie oben: Dec, CMP, JNE Das DX-Register Unterstützt das AX-Register bei bestimmten arithmetischen Operationen, die mit 32-Bit operanden arbeiten. Beispiel: angenommen, daß length und width zwei Wort-Variablen sind, könnte die Fläche des entsprechenden Vierecks wie folgt berechnet werden: MOV AX, length MUL width // Bringe length in das AX // erster Operand implizit in AX... //..und Resultat implizit in DX:AX 5

6 1.2 Die Adressregister BP und SP BP (Base-Pointer-Register) Wird gebraucht für die Adressberechnung Steht ansonsten frei zur Verfügung SP (Stack-Pointer-Register) Dient zusammen mit dem SS-Register zur Verwaltung des Stacks Sollte nicht für andere Zwecke eingesetzt werden! 1.3 Index-Register SI und DI SI = Index-Register DI = Destination Index Können zur indirekten Adressierungsberechnung werden 1.4 Das Flag-Register (Status-Register) SR OF DF IF TF SF ZF AF PF CF OF- DF- IF- TF- SF- ZF- AF- PF- CF- Überlaufflag Richtungsflag Interruptflag Einzelschrittflag Vorzeichenflag Nullflag Hilfsübertragsflag Paritätsflag Carry-(Übertrags-)Flag 6

7 1.5 Segment-Register CS, DS, ES und SS CS = Code Segment DS = Daten Segment ES = Extra Segment SS = Stack Segment 7

Der Segmentanteil kommt aus einem speziellen Register, einem der Segmentregister (CS, DS, SS, ES): Der Offsetanteil wird aus den

8 2. Adressbildung Der Intel 8086 hat 16 Bit-Register und einen 20 Bit Adressbus Eine Adresse kann nicht in einem Register gespeichert werden Sie werden aus 16-Bit Registern zusammengesetzt! Der Segmentanteil kommt aus einem speziellen Register, einem der Segmentregister (CS, DS, SS, ES): Der Offsetanteil wird aus den Registern (BX, BP, DI, SI) und/oder Konstanten während der Laufzeit berechnet! Der Intel 8086 rechnet: Physikalische Adresse = Offsetadresse + Segmentadresse * 16 Ebenso gibt es die: Logische Adresse: Segment : Offset 8

9 2.1 Segment Den Bereich, den man adressieren kann, ohne ein Segmentregister zu verändern, nennt man ein Segment Daten, Befehle und momentane Variablen sind in einem separaten Teil des Speichers abgelegt in den Segmenten Ein Segment umfasst maximal Byte 64 KB! Ein Programm kann nur 4 Segmente gleichzeitig adressieren Ein Segmentanfang liegt immer auf einem Vielfachen von 16! Segmente können überlappen! (Bsp. 1) Der abstand eines Speicherplatzes relativ zum Segmentanfang ist der Offset! Die Berechnung von Segment und Offset aus einer physikalischen Adresse ist mehrdeutig: <segmentanfang>:<offset> logische Adresse Die Adresse 035B0h: 0350:00B0 035B: A:1110 z.b: B0 Man braucht 2 Register (4 Byte) um eine Adresse abzuspeichern (32 belegte Bit um eine 20-Bit-Adresse aufzunehmen!) Man brauch 2 Register um den Programm Counter darzustellen: CS und IP. Der nächste auszuführende Befehl wird geladen von CS:IP 9

10 2.2 Beispiele Beispiel 1: Ein Segment besitzt die Segmentadresse 0 Durch den 16-Bit-Offset lassen sich die Adressen 0:0 bis 0:65535 adressieren (ersten Bytes) Das zweite Segment besitzt die Segmentadresse 1 Durch den 16-Bit-Offset sich die Adressen 1:0 bis 1:65535 adressieren Ergibt umgerechnet: von 16 bis physikalische Adresse 0 Segment : Segment : :FFFF :FFFF Beispiel 2: Der Inhalt der Speicherzelle mit der Adresse 700'000 soll gelesen werden Um diese Adresse auf dem Adressbus zu erzeugen muss ein Segment- Register und ein Offset miteinander verknüpft werden Mögliche Lösung: IP-Register (Offset) CS-Register (Segment) (x 16) Resultat: CS-Register (Segment) IP-Register (Offset) Physikalische Adresse Entspricht dem dezimalwert von

11 Beispiel 3: Welche physikalische Adresse wird durch folgende Angaben festgelegt: 2100:0003? 21000h 0003h 21003h = Beispiel 4: Segmentanfang und Ende bestimmen: Segment Anfang: Logische Adresse: A200:0000 Physikalische Adresse: A200h Segment Ende: Logische Adresse: A200:FFFF Physikalische Adresse: B1FFFh Beispiel 5: Mehrdeutigkeit von der Adresse B8012h Logische Adresse Physikalische Adresse B800:0012 B8012h B000:8012 B8012h B401:4002 B8012h 11

12 3. Speicher-Modelle 3.1 Tiny CS = DS = SS Code, Daten und Stapel im gleichen Segment! 3.2 Small SS = DS ; CS Code in einem eigenen Segment Daten und Stabel zusammen in einem separaten Segment 3.3 Medium mehrere CS; DS = SS Code eventuell in mehreren Segmenten Daten und Stabel zusammen in einem separaten Segment 3.4 Compact CS; SS; mehrere DS Code, Daten und Stapel in separaten Segmenten 3.5 Large mehrere CS; mehrere DS; SS Code and Daten in möglicherweise mehreren Segmenten Stapel in einem separaten Segment 3.6 Huge Wie Large, aber komplexe Daten können sich über mehrere Segmente dehnen 12

13 4. Adressierungsarten 4.1 Kurzübersicht Adressierungsart Format Segment-Register Register Register Keines Unmittelbar Wert Keines Register-Indirekt [BX] DS [BP] SS [DI] DS [SI] DS Basisrelativ * Label[BX] DS Label[BP] SS Direkt indiziert * Label[DI] DS Label[SI] DS Label[BX + SI] DS Basis indiziert * Label[BX + DI] DS Label[BP + SI] SS Label[BP + DI] SS * Das Label kann durch ein Displacement ersetzt werden, so dass zum Beispiel anstelle von TABELLE[DI] aufch [10+DI] geschrieben werden kann. 13

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